發(fā)電裝置制造方法【專(zhuān)利摘要】一種自來(lái)水發(fā)電的裝置，所述裝置包括：一個(gè)軸以及一個(gè)支撐在所述軸上的轉(zhuǎn)子。當(dāng)自來(lái)水流經(jīng)所述裝置時(shí)，所述轉(zhuǎn)子可以在所述裝置中旋轉(zhuǎn)。所述裝置還包括用于支撐所述軸的多個(gè)間隔設(shè)置的軸承。電磁耦合至所述轉(zhuǎn)子的定子，使得當(dāng)所述轉(zhuǎn)子被流經(jīng)所述裝置的自來(lái)水旋轉(zhuǎn)時(shí)，所述轉(zhuǎn)子使所述定子產(chǎn)生電流?！緦?zhuān)利說(shuō)明】發(fā)電裝置【
技術(shù)領(lǐng)域：
】[0001]本發(fā)明公開(kāi)了一種自來(lái)水發(fā)電的裝置。主要針對(duì)民用、商用以及工業(yè)應(yīng)用中使用的市政自來(lái)水進(jìn)行發(fā)電對(duì)所述裝置進(jìn)行描述，但是應(yīng)當(dāng)理解的是，自來(lái)水源并不限于此，其可采取多種形式，或來(lái)自私人水源，或者包括來(lái)自水壩的水，從水庫(kù)之間泵出的水等。因此，術(shù)語(yǔ)“自來(lái)水”應(yīng)當(dāng)做廣義解釋?！?br>背景技術(shù)：
】[0002]自遠(yuǎn)古時(shí)代，人們已經(jīng)懂得利用水渦輪機(jī)從流動(dòng)的水中提取能量。過(guò)去的幾個(gè)世紀(jì)里，已經(jīng)改善了水渦輪機(jī)的設(shè)計(jì)，從而可以從流動(dòng)的水中獲取最大的能量。為了使獲取的能量最大化的研究應(yīng)用到反擊式以及沖擊式渦輪機(jī)。[0003]CN101469662公開(kāi)了一種可與自來(lái)水管成串接布置從而通過(guò)渦輪機(jī)獲取水能的裝置。公開(kāi)的裝置包括單個(gè)軸承以及以懸臂方式與所述軸承間隔開(kāi)的轉(zhuǎn)子。然而，這種結(jié)構(gòu)并不是可行的，在實(shí)踐中，由于水對(duì)轉(zhuǎn)子施加過(guò)大的力，并且力被不均勻地傳遞至軸承，導(dǎo)致軸承隨著時(shí)間的推移發(fā)生故障。如果水在管內(nèi)分流，則這種情況會(huì)加劇。[0004]對(duì)【
背景技術(shù)：
】的上述參考不構(gòu)成承認(rèn):【
背景技術(shù)：
】形成本領(lǐng)域技術(shù)人員公知常識(shí)的一部分。上述參考也并非旨在限制此處公開(kāi)的裝置、系統(tǒng)和方法的應(yīng)用?！?br/>發(fā)明內(nèi)容】[0005]本發(fā)明的第一方面公開(kāi)了一種自來(lái)水發(fā)電的裝置。所述裝置包括軸。所述裝置還包括支撐在所述軸上的轉(zhuǎn)子并且當(dāng)自來(lái)水流經(jīng)所述裝置時(shí)，所述轉(zhuǎn)子可以在所述裝置中旋轉(zhuǎn)。所述裝置還包括用于支撐所述軸的間隔設(shè)置的軸承。定子被電磁耦合至所述轉(zhuǎn)子，使得當(dāng)所述轉(zhuǎn)子被流經(jīng)所述裝置的自來(lái)水旋轉(zhuǎn)時(shí)，所述轉(zhuǎn)子使所述定子產(chǎn)生電流。所述轉(zhuǎn)子可徑向安裝在所述旋轉(zhuǎn)軸上。通過(guò)提供間隔軸承以支撐所述軸和轉(zhuǎn)子，所述裝置可以較好地吸收通過(guò)自來(lái)水流經(jīng)所述裝置施加至所述轉(zhuǎn)子和軸的扭轉(zhuǎn)、橫向、分流、剪切以及其他不均勻的力。[0006]設(shè)計(jì)所述裝置用于獲取市政自來(lái)水中的至少一些壓力能，用來(lái)發(fā)電。市政自來(lái)水經(jīng)常具有過(guò)高的壓力(即，用來(lái)補(bǔ)償滲漏、高峰需求、對(duì)遠(yuǎn)程設(shè)施的長(zhǎng)距離供應(yīng)等)。與這些過(guò)高的壓力有關(guān)的能量經(jīng)常分散在這些設(shè)施內(nèi)部，或者在傳遞水至所述設(shè)施之前，通過(guò)部署水壓調(diào)節(jié)器進(jìn)行分散。[0007]在一個(gè)實(shí)施例中，可以設(shè)置軸承分別位于所述轉(zhuǎn)子的兩側(cè)以支撐所述軸。這可以對(duì)所述轉(zhuǎn)子提供均勻的支撐并可以進(jìn)一步減少施加于所述軸和轉(zhuǎn)子上的應(yīng)力。所述軸承可以是任何形式的，優(yōu)選地可以是滑動(dòng)軸承、機(jī)械軸承或者液體靜壓軸承。[0008]在一個(gè)實(shí)施例中，所述軸可以在所述軸承上旋轉(zhuǎn)。所述轉(zhuǎn)子還可以被支撐在所述軸上從而隨著所述軸旋轉(zhuǎn)?？商娲?，所述轉(zhuǎn)子在固定軸上旋轉(zhuǎn)或者圍繞固定軸旋轉(zhuǎn)，所述固定軸被支撐在彼此間隔的軸承。在該實(shí)施例中，所述轉(zhuǎn)子可以包括另外的(即，自身的)軸承。[0009]在一個(gè)實(shí)施例中，前置葉輪可以設(shè)置在所述軸上并隨著所述軸旋轉(zhuǎn)，使得流經(jīng)所述裝置的自來(lái)水在接觸所述轉(zhuǎn)子之前接觸所述前置葉輪。接觸所述前置葉輪的水使得所述軸旋轉(zhuǎn)，并可能進(jìn)而使得所述轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)(例如，當(dāng)所述轉(zhuǎn)子固定至所述軸時(shí))。所述葉輪可具有增加的表面面積從而增加所述軸和轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)速度，并進(jìn)而增加獲取的能量。[0010]在一個(gè)實(shí)施例中，所述前置葉輪設(shè)置在所述裝置中并位于前置軸承之前或之后。就此而言，所述彼間隔的軸承可這樣設(shè)置在所述裝置中，使得葉輪和轉(zhuǎn)子都位于其間，或者軸承可以位于前置葉輪和所述定子之間。[0011]在一個(gè)實(shí)施例中，所述前置軸承用于將水流引導(dǎo)到設(shè)置在所述前置軸承之后的前置葉輪上。所述軸承具有穿過(guò)其中的水流通道，從而允許水流到所述葉輪，進(jìn)而導(dǎo)致葉輪旋轉(zhuǎn)。進(jìn)一步地，水流通道可以是成角度的，從而改變水流流經(jīng)所述裝置的方向(例如，從而更好地將水引導(dǎo)到所述前置葉輪)。[0012]在另一個(gè)實(shí)施例中，后置葉輪設(shè)置在所述軸上并隨著所述軸旋轉(zhuǎn)，使得流經(jīng)所述裝置的自來(lái)水在接觸所述轉(zhuǎn)子之后接觸所述后置葉輪。在自來(lái)水流經(jīng)所述前置葉輪和轉(zhuǎn)子后，所述后置葉輪能夠從自來(lái)水中獲取進(jìn)一步的能量。[0013]同時(shí)使用所述前置葉輪和所述后置葉輪時(shí)，所述裝置，或者更具體地，所述轉(zhuǎn)子所承受的力被平衡，從而減少所述裝置上的振動(dòng)應(yīng)力。例如，所述葉輪可被均勻地間隔并且均勻地支撐在所述轉(zhuǎn)子兩側(cè)，并且可以設(shè)置在所述軸的相應(yīng)端部。取決于所述裝置的預(yù)期實(shí)現(xiàn)方式，所述葉輪的類(lèi)型可以是盤(pán)、葉片、導(dǎo)葉、水斗或槳葉。例如，在使用反擊式水輪機(jī)時(shí)，可以使用葉片或槳葉葉輪，然而，如果使用沖擊式水輪機(jī)，更適于使用有助于改變自來(lái)水的切線流方向的水斗。使用盤(pán)式葉輪時(shí)，所述盤(pán)可以是固體盤(pán)，所述固體盤(pán)具有供水流通過(guò)的一個(gè)或多個(gè)孔。所述孔可以是成角度的，使得當(dāng)水流通過(guò)時(shí)，所述盤(pán)旋轉(zhuǎn)。[0014]在所述第一方面的裝置中，所述轉(zhuǎn)子至所述定子的電磁耦合避免了使用機(jī)械耦合。因此，所述裝置可以通過(guò)在所述定子中感應(yīng)磁通的方式發(fā)電，磁力線延伸穿過(guò)鄰近所述轉(zhuǎn)子設(shè)置的壁。間隔設(shè)置的軸承穩(wěn)定所述裝置并減少其中的振動(dòng)，使得所述裝置更加堅(jiān)固和可靠(即，使其具有更長(zhǎng)的壽命、并且需要較少的維護(hù)、更好的電磁耦合等)。[0015]因此，所述轉(zhuǎn)子能夠被安裝并密封于殼體內(nèi)，并且然后所述殼體可與所述自來(lái)水管串接連接或與自來(lái)水管的分支管串接連接。[0016]可替代地，所述轉(zhuǎn)子可以被直接地安裝在自來(lái)水管自身內(nèi)。就此而言，用于所述轉(zhuǎn)子的“殼體”成為了所述管的壁。這可以幾乎(或者全部地)免除與所述裝置有關(guān)的密封要求。因此，本文中采用的術(shù)語(yǔ)“轉(zhuǎn)子殼體”應(yīng)該是廣義的解釋?zhuān)€包括自來(lái)水管的壁，或?qū)⒁唇拥墓芏蔚取0017]每個(gè)所述軸承可安裝支撐在所述轉(zhuǎn)子殼體中，并被固定防止相對(duì)于所述轉(zhuǎn)子殼體旋轉(zhuǎn)?？梢圆捎脵C(jī)械軸承或液體靜壓軸承，例如，機(jī)械軸承可包括圍繞并支撐所述軸的密封滾珠或滾柱軸承。所述軸承的固定部件還可以被安裝至所述轉(zhuǎn)子殼體的內(nèi)部，并在所述殼體內(nèi)橫向延伸。使用盤(pán)式或板式軸承時(shí)，其可以在所述殼體內(nèi)橫向延伸。所述盤(pán)可具有穿過(guò)其中心并用于支撐所述軸的孔。在這個(gè)實(shí)施例中，不需要另外軸承殼體，例如，用于機(jī)械或液體靜壓軸承的殼體。[0018]所述第一方面的裝置因此可以被視為電動(dòng)勢(shì)(EMF)的發(fā)電機(jī)。在基本含義上，發(fā)電機(jī)可以加速并因此放大發(fā)電機(jī)的輸出電壓，使得發(fā)電機(jī)更有效。[0019]所述裝置還可以被設(shè)計(jì)為用作流量和/或壓力調(diào)節(jié)器。不需要單獨(dú)的水壓調(diào)節(jié)器，因?yàn)樗鲅b置可以同時(shí)用作壓力調(diào)節(jié)器和發(fā)電機(jī)。就此而言，所述轉(zhuǎn)子的使用場(chǎng)所和最終使用需求可以影響是否使用沖擊式型或反擊式(或者甚至是混合式的)轉(zhuǎn)子設(shè)計(jì)。[0020]在沖擊式水輪機(jī)中，所述轉(zhuǎn)子改變流體(例如，水)的流動(dòng)方向。由此產(chǎn)生的沖擊旋轉(zhuǎn)所述水輪機(jī)，并使得流體以降低的動(dòng)能離開(kāi)。與反擊式水輪機(jī)相比，在沖擊式水輪機(jī)中沒(méi)有流體壓力的改變。本裝置的所述轉(zhuǎn)子和轉(zhuǎn)子殼體可以被設(shè)計(jì)為像沖擊式水輪機(jī)一樣運(yùn)行。例如，水可以經(jīng)由入口以切線流方向進(jìn)入殼體內(nèi)限定的圓形或橢圓形的腔室，，并且可以經(jīng)由一個(gè)或多個(gè)出口以不同切線流方向離開(kāi)所述腔室。[0021]在反擊式水輪機(jī)中，使用耐壓殼體從而容納所述流體(例如水)，并且當(dāng)所述轉(zhuǎn)子對(duì)流體的壓力或質(zhì)量作出反應(yīng)時(shí)，形成扭矩，從而當(dāng)流體通過(guò)所述轉(zhuǎn)子時(shí)，流體的壓力改變。本裝置的所述轉(zhuǎn)子和轉(zhuǎn)子殼體可替代地被設(shè)計(jì)為像反擊式水輪機(jī)一樣運(yùn)行。例如，水可以直接從自來(lái)水管被供給至(即，作用于(against))所述轉(zhuǎn)子并且之后直接返回進(jìn)入所述管。[0022]通常情況下，但并非絕對(duì)地，對(duì)于較小直徑的自來(lái)水管(例如，家用分支管)，可以使用沖擊式水輪機(jī)設(shè)置，對(duì)于較大直徑的自來(lái)水(包括大壩，瀑布等)管，可以使用反擊式水輪機(jī)設(shè)置。在這兩種情況下，所述裝置均可與所述自來(lái)水管成“串接”(“in-line”)布置。[0023]所述轉(zhuǎn)子可被配置為不需要最大化從自來(lái)水中獲取的能量和進(jìn)而產(chǎn)生電流。所述轉(zhuǎn)子設(shè)置可以被設(shè)計(jì)成控制流經(jīng)所述轉(zhuǎn)子的自來(lái)水流和/或壓力(例如，降低或保持在可接受/所期望的水平內(nèi))的同時(shí)產(chǎn)生電流。所述裝置因此同時(shí)用作發(fā)電機(jī)和水流和/或壓力調(diào)節(jié)器。所使用的設(shè)置可以被調(diào)整適應(yīng)場(chǎng)所和最終用戶(hù)的需求。[0024]所述定子通常在使用中設(shè)置在所述轉(zhuǎn)子殼體的外部。例如，從輪廓上看，所述轉(zhuǎn)子殼體可以圍繞所述轉(zhuǎn)子，并且所述定子和其殼體可被設(shè)置為正好圍繞(即，包圍)所述轉(zhuǎn)子殼體的輪廓延伸。所述定子殼體可被固定地安裝至所述轉(zhuǎn)子殼體或者與所述轉(zhuǎn)子殼體集成一體，從而可以提供自成一體的單元用于“拼接”到所述水管。[0025]所述轉(zhuǎn)子可采取多種形式。例如，所述轉(zhuǎn)子可采取葉片或槳葉式水輪機(jī)轉(zhuǎn)子。可替代地，所述轉(zhuǎn)子可以使盤(pán)形或輪形，水流通道延伸穿過(guò)其中，并且所述盤(pán)在中心軸線上旋轉(zhuǎn)。當(dāng)所述轉(zhuǎn)子通過(guò)所述裝置控制/調(diào)節(jié)水流和壓力時(shí)，或者如果所述裝置用于反轉(zhuǎn)(即，在其上施加電流使得所述裝置變成水泵)，這時(shí)所述轉(zhuǎn)子可替代地被認(rèn)為是葉輪。術(shù)語(yǔ)“轉(zhuǎn)子”應(yīng)當(dāng)被廣義地解釋。[0026]在任何情況下，可在所述轉(zhuǎn)子上或所述轉(zhuǎn)子處設(shè)置一個(gè)或多個(gè)磁鐵。每個(gè)磁鐵可包括永磁鐵，或者由可磁化的材料制成，所述可磁化材料通過(guò)供應(yīng)到其上的電流能夠被電力地激發(fā)。所述用于磁鐵的電流可以，例如，通過(guò)內(nèi)置于所述轉(zhuǎn)子(即，當(dāng)所述轉(zhuǎn)子被自來(lái)水旋轉(zhuǎn)時(shí)，產(chǎn)生僅用于磁鐵的電力)的“微型”發(fā)電機(jī)產(chǎn)生。所述磁鐵可間隔設(shè)置在所述轉(zhuǎn)子的外圍。[0027]所述轉(zhuǎn)子可包括從所述轉(zhuǎn)子的中心部分徑向延伸的多個(gè)間隔設(shè)置的元件?？蓪⒋盆F與至少一個(gè)所述元件的外周邊相耦合?？商娲?，當(dāng)所述轉(zhuǎn)子采取盤(pán)或輪的形式時(shí)，一個(gè)或多個(gè)離散磁鐵可以圍繞所述盤(pán)或輪鄰近其外周邊被間隔設(shè)置和/或延伸。所述轉(zhuǎn)子可包括限定穿過(guò)轉(zhuǎn)子的一個(gè)或多個(gè)水流通道的輪輻、腹板或水可激活的葉片或?qū)~。當(dāng)磁鐵是可磁化材料時(shí)，通過(guò)沿著或穿過(guò)所述轉(zhuǎn)子的各自的元件或盤(pán)/輪延伸的導(dǎo)體，提供電流至可磁化的材料。[0028]在所述定子的一個(gè)實(shí)施例中，可圍繞設(shè)置在所述定子內(nèi)的可磁化材料(例如，電樞)設(shè)置導(dǎo)線繞組(例如，電導(dǎo)材料，例如銅，的盤(pán)繞的導(dǎo)線繞組)。因此，當(dāng)所述轉(zhuǎn)子被自來(lái)水旋轉(zhuǎn)時(shí)，磁鐵可以感應(yīng)可磁化元件內(nèi)的磁通。因此，反過(guò)來(lái)，在導(dǎo)線繞組內(nèi)產(chǎn)生電流從而產(chǎn)生電力?？纱呕?例如，電樞)其本身可包括桿(例如，低碳鋼)，或者可包括多個(gè)(例如，多個(gè)螺旋狀)導(dǎo)線、桿、棒等(例如，低碳鋼)?？纱呕牧峡刹扇@所述轉(zhuǎn)子延伸的單個(gè)回路的形式。[0029]為了最大化所產(chǎn)生的電流，所述轉(zhuǎn)子包括合并進(jìn)入所述轉(zhuǎn)子的多個(gè)間隔設(shè)置的磁鐵。所述轉(zhuǎn)子是盤(pán)式或輪式時(shí)，可提供多個(gè)磁鐵。相鄰磁鐵的磁鐵極性可以是交替的(或者可變的)。為了進(jìn)一步最大化所產(chǎn)生的電流，可以在定子內(nèi)為每個(gè)磁鐵提供一組導(dǎo)線繞組。[0030]在這個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)可磁化元件是電樞的形式，所述電樞可以延伸穿過(guò)每組導(dǎo)線繞組。進(jìn)一步地，每組導(dǎo)線繞組的相對(duì)端部可以被電連接至整流器。所述電樞、導(dǎo)線繞組以及整流器可被設(shè)置在定子殼體內(nèi)，所述定子殼體安裝成圍繞所述轉(zhuǎn)子殼體(例如，當(dāng)所述裝置作為單元供應(yīng)時(shí))。進(jìn)一步地，所述整流器可被直接地或間接地連接至所述電網(wǎng)或聰明電表。[0031]通常情況下，所述裝置產(chǎn)生交流電流，盡管所述裝置可用于產(chǎn)生直流電。[0032]當(dāng)采取反擊式設(shè)置，所述轉(zhuǎn)子可被配置為橫向延伸跨過(guò)自來(lái)水流(例如，橫向跨過(guò)所述轉(zhuǎn)子殼體的腔室)。就此而言，自來(lái)水可通過(guò)腔室入口直接沖擊至所述轉(zhuǎn)子的前表面處，并從所述轉(zhuǎn)子的后表面處離開(kāi)腔室出口。在這個(gè)實(shí)施例中，所述腔室可以具有圓柱體形式，使得離開(kāi)自來(lái)水管的自來(lái)水直接進(jìn)入(流入)所述腔室從而直接沖擊在所述轉(zhuǎn)子的前面并從所述轉(zhuǎn)子的后面離開(kāi)(流出)所述腔室。[0033]在反擊式設(shè)置中，所述葉輪和/或轉(zhuǎn)子元件可以被取向(成形、成角度、間隔等)，使得進(jìn)入所述裝置的所述自來(lái)水在降低壓降的同時(shí)最大化獲取的能量的方向上接觸所述葉片。在沖擊式設(shè)置中，所述葉輪和/或轉(zhuǎn)子葉片可取向成前方面對(duì)進(jìn)入所述裝置的自來(lái)水從而最大化獲取的能量和維持自來(lái)水壓力。[0034]在一個(gè)實(shí)施例中，所述裝置可進(jìn)一步包括間隔的端板，所述端板被間隔固定并且通過(guò)在各個(gè)端板之間縱向延伸的多個(gè)拉桿相連在一起。所述軸、轉(zhuǎn)子和軸承可被安裝在所述端板之間。這個(gè)設(shè)置可為所述裝置提供額外的結(jié)構(gòu)完整性。[0035]在進(jìn)一步的實(shí)施例中，所述定子可被配置為可以從其與所述轉(zhuǎn)子的電磁耦合中解耦。例如，所述定子可以被配置為相對(duì)于所述轉(zhuǎn)子可橫向位移(例如，在滑動(dòng)安裝布置中)。例如，所述定子和其殼體是可以沿著所述轉(zhuǎn)子殼體的一部分滑動(dòng)，從而使其解耦。優(yōu)選的是，當(dāng)水流啟動(dòng)或水流在低水流量條件下，所述定子可移動(dòng)遠(yuǎn)離所述轉(zhuǎn)子。當(dāng)是水流在低流量時(shí)，所述轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速低。當(dāng)所述定子與所述轉(zhuǎn)子對(duì)齊時(shí)(即，電磁耦合至所述轉(zhuǎn)子時(shí))，所述電磁耦合可以對(duì)所述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)能力產(chǎn)生阻抗。去除電磁耦合使所述轉(zhuǎn)子更容易的旋轉(zhuǎn)，并且所述轉(zhuǎn)子上的負(fù)載可以無(wú)阻礙地增加。當(dāng)適于產(chǎn)生電流時(shí)，所述定子然后可被往后滑動(dòng)進(jìn)入與所述轉(zhuǎn)子對(duì)齊的位置?？商娲兀龆ㄗ又荒茌p微的移動(dòng)，從而使所述轉(zhuǎn)子/定子電磁耦合自動(dòng)調(diào)整。[0036]在一個(gè)實(shí)施例中，所述軸可包括用于支撐所述轉(zhuǎn)子的主軸部分并且所述主軸部分可被所述軸承支撐。所述裝置可選地包括分別用于支撐并且連接前置葉輪和后置葉輪至所述主軸部分的前后軸部。[0037]本發(fā)明的第二方面公開(kāi)了一種自來(lái)水發(fā)電的裝置。所述第二方面的裝置包括可旋轉(zhuǎn)的軸和第一葉輪及第二葉輪，所述第一葉輪和第二葉輪設(shè)置在所述軸上并被布置成當(dāng)自來(lái)水流經(jīng)所述裝置時(shí)引起所述軸旋轉(zhuǎn)。所述第二裝置還具有與所述軸相關(guān)聯(lián)的轉(zhuǎn)子和/或，當(dāng)自來(lái)水流經(jīng)所述裝置時(shí)，隨著所述轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的一個(gè)或兩個(gè)葉輪。還提供軸承以在軸旋轉(zhuǎn)時(shí)支撐所述軸。定子電磁耦合至所述轉(zhuǎn)子使得當(dāng)所述轉(zhuǎn)子被流經(jīng)所述裝置的自來(lái)水旋轉(zhuǎn)時(shí)，所述轉(zhuǎn)子使所述定子產(chǎn)生電流。所述第二方面的裝置與第一方面的裝置的不同之處在于前后葉輪設(shè)置在所述軸上并隨著所述軸旋轉(zhuǎn)。[0038]在一個(gè)實(shí)施例中，所述轉(zhuǎn)子設(shè)置在所述軸上，并位于所述第一和第二間隔設(shè)置的葉輪之間。所述轉(zhuǎn)子可替代地或另外地形成所述第一和第二間隔葉輪的任一個(gè)或者兩者的一部分。[0039]所述第二方面的所述軸承、葉輪以及定子可被第一方面所限定的一樣。[0040]還公開(kāi)了一種自來(lái)水發(fā)電的系統(tǒng)。所述系統(tǒng)包括與所述自來(lái)水管或自來(lái)水分支管串接布置的發(fā)電機(jī)。所述發(fā)電機(jī)包括如第一或第二方面限定的所述裝置。[0041]為了從市政自來(lái)水管中獲取能量設(shè)計(jì)所述系統(tǒng)用以發(fā)電。所述系統(tǒng)可包括在公共管上串聯(lián)運(yùn)行的或在多個(gè)管上并聯(lián)運(yùn)行的多個(gè)發(fā)電機(jī)。例如，發(fā)電機(jī)可以串聯(lián)運(yùn)行，例如如果傾向于維持水壓可使用沖擊轉(zhuǎn)子設(shè)置。[0042]在所公開(kāi)系統(tǒng)的使用中，接受(例如)高自來(lái)水壓力的社區(qū)、鄰里或集體(例如，樓宇、工廠等)可選擇獲取并且蓄積或以其他方式集體利用產(chǎn)生的電力。[0043]利用所公開(kāi)的系統(tǒng)，產(chǎn)生的電力被傳遞至一個(gè)或多個(gè)電表(例如，聰明電表)，和/或被直接饋入電網(wǎng)，和/或被存儲(chǔ)(例如，電池組中)。例如，所述電表可以是與也接收自來(lái)水的(例如，通過(guò)自來(lái)水支線)設(shè)施相關(guān)的電力計(jì)量單元。在這種情況下，電表可被配置為選擇性地使用電力，或者如果不需要，在所述設(shè)施本身可以存儲(chǔ)電力或?qū)⑵漯伻腚娋W(wǎng)。就此而言，聰明電表可以根據(jù)需要在所述設(shè)施中使用所述系統(tǒng)產(chǎn)生的電力(即，在那個(gè)時(shí)間)或者，如果此時(shí)不需要，電力可以被存儲(chǔ)(例如，存儲(chǔ)在電池中)或返回供應(yīng)至電網(wǎng)，就像信貸一樣。[0044]所述設(shè)施可以是居住建筑(例如，住宅或公寓)、工業(yè)或商業(yè)建筑或場(chǎng)所(例如工廠、辦公大樓等)、市政設(shè)施(如公園、花園、高爾夫球場(chǎng)等)、集體等。[0045]還公開(kāi)了使用第一或第二方面限定的裝置的自來(lái)水發(fā)電方法，或者如上述所限定的系統(tǒng)中所部署的自來(lái)水發(fā)電方法。[0046]本說(shuō)明書(shū)中通篇使用的術(shù)語(yǔ)“自來(lái)水”應(yīng)當(dāng)做廣義的解釋從而包括從例如站(例如，主要的或中心的站，或者中間泵站等)通過(guò)水頭、通過(guò)管道系統(tǒng)被泵送或供應(yīng)到達(dá)遠(yuǎn)離所述站的位置。同樣地，術(shù)語(yǔ)“自來(lái)水”可包括飲料水或飲用水，以及工業(yè)用水，廢水、污水、灰水，從水壩放出的管道水等?？刹捎盟鲅b置和系統(tǒng)，從所有這樣的增壓的和/或泵出的水源發(fā)電。[0047]本說(shuō)明書(shū)中通篇使用的術(shù)語(yǔ)“自來(lái)水管”和“分支管”(以及相關(guān)使用)也應(yīng)當(dāng)做廣義的解釋。就此而言，在一些情況中，自來(lái)水管可包括從泵出水的大壩、水庫(kù)或其他水存儲(chǔ)系統(tǒng)引出的主管道。分支管可從主管道弓I出，取決于參考系，主管道也可以被認(rèn)為是自來(lái)水管。另外，街道自來(lái)水管實(shí)際上從區(qū)域內(nèi)較大的主管道分出的的分支管。進(jìn)一步地，管道可以從街道主自來(lái)水管中分出至用水設(shè)施(即，例如，住宅、商業(yè)、工業(yè)、市政(例如，公園、花園等))。另外，從街道主自來(lái)水管中分出的管道可具有從中(例如，在商業(yè)、工業(yè)、公共設(shè)施等)分出的另外的管道。同樣地，術(shù)語(yǔ)“自來(lái)水管”和“分支管”是可以互換的，并且不應(yīng)當(dāng)以限制的方式解釋。所述裝置和系統(tǒng)能夠適于用于任何和所有的這樣的管中?！緦?zhuān)利附圖】【附圖說(shuō)明】[0048]現(xiàn)在將參考附圖對(duì)僅作為示例的具體實(shí)施例進(jìn)行描述，本發(fā)明包括可能落入上述【
發(fā)明內(nèi)容】部分所定義的裝置、系統(tǒng)和方法的范圍內(nèi)的任何其他形式，其中:[0049]圖1示意性地示出用于從自來(lái)水發(fā)電的系統(tǒng)和方法的實(shí)施例；[0050]圖2A至2C分別示出，用于從自來(lái)水發(fā)電的一種裝置的實(shí)施例中，所述裝置的橫截面剖視圖，所述裝置的端視圖以及所述裝置的側(cè)視圖(部分內(nèi)部)；[0051]圖3A至3E分別示出，在第二個(gè)裝置實(shí)施例中，所述裝置的側(cè)視圖、所述裝置的橫截面視圖、立體圖、所述裝置的端視圖和橫截面透視圖；[0052]圖4A和圖4B分別示出，在第三個(gè)裝置實(shí)施例中，所述裝置的立體圖和橫截面視圖；[0053]圖5A至圖分別示出，在第四個(gè)裝置施例中，所述裝置的組裝透視圖(無(wú)殼體)、部分分解立體圖(無(wú)殼體)、部分分解立體圖有殼體)以及分解立體圖；[0054]圖6A至圖61分別示圖2至圖5中裝置的各個(gè)組件；[0055]圖7示意性地描述使用圖2至圖6中的裝置發(fā)電；[0056]圖8示出了圖2中的裝置串接聯(lián)接至管道時(shí)的視圖；[0057]圖9A和圖9B分別示出了相對(duì)磁鐵位置的示意圖和產(chǎn)生的電壓的曲線圖；以及[0058]圖10示意性地描述了當(dāng)使用圖2至圖6中裝置發(fā)電時(shí)的磁通量和磁感應(yīng)。【具體實(shí)施方式】[0059]描述自來(lái)水發(fā)電的裝置的各個(gè)實(shí)施例之前，將參考圖1描述自來(lái)水發(fā)電的系統(tǒng)和方法的具體實(shí)施例。_0]自來(lái)水中發(fā)電的系統(tǒng)和方法[0061]在圖1中，通過(guò)附圖標(biāo)記10示意性地描述自來(lái)水發(fā)電的系統(tǒng)。系統(tǒng)10通過(guò)例如分支管12接收自來(lái)水，所述分支管12從例如自來(lái)水網(wǎng)絡(luò)管道(未示出)中延伸。在系統(tǒng)10中，自來(lái)水發(fā)電的裝置用發(fā)電機(jī)14的形式示出。所述發(fā)電機(jī)14直接串接至分支管12中。在系統(tǒng)10中示出兩個(gè)這樣的發(fā)電機(jī)14串聯(lián)到分支管12。但應(yīng)當(dāng)指出的是，也可以采用另外的發(fā)電機(jī)，或所述分支管12可進(jìn)一步分支，以便供給并聯(lián)設(shè)置的兩個(gè)或多個(gè)發(fā)電機(jī)。[0062]如以下更加詳細(xì)的解釋?zhuān)l(fā)電機(jī)14包括轉(zhuǎn)子，當(dāng)自來(lái)水流經(jīng)分支管12時(shí)(例如，由于消耗分支管流入設(shè)施中的水)，所述轉(zhuǎn)子被致動(dòng)(旋轉(zhuǎn))。容納在發(fā)電機(jī)14中的定子被電磁耦合至所述轉(zhuǎn)子。設(shè)置所述定子從而當(dāng)轉(zhuǎn)子連續(xù)被自來(lái)水旋轉(zhuǎn)時(shí)，產(chǎn)生交流電，。在系統(tǒng)10中，發(fā)電機(jī)14產(chǎn)生的電力可以被傳遞至計(jì)量器或者電池組16或者饋入電網(wǎng)18，或者被存儲(chǔ)(例如存儲(chǔ)在電池組中，未示出)。[0063]根據(jù)轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)(沖擊或反擊式)，在自來(lái)水流入該設(shè)施之前并且從水中獲取能量之后，管12中的自來(lái)水流量和/或壓力將下降到一定程度。這種流量和/或壓力下降是完全可以接受的，甚至是需要的，因?yàn)槭澜绺鞯氐脑S多市政自來(lái)水供應(yīng)是超出給定設(shè)施的需求的(即，為了補(bǔ)償泄露、高峰需求、長(zhǎng)供給距離至遠(yuǎn)程位置設(shè)施)。就此而言，該自來(lái)水供給壓力范圍通常從例如30米水頭直到100米水頭(盡管可能是小于或大于這個(gè)范圍)。抽水站附近的管路內(nèi)的壓力可能特別高。[0064]發(fā)電機(jī)14的轉(zhuǎn)子設(shè)計(jì)可適應(yīng)于場(chǎng)所和最終用戶(hù)的需求。例如，在具有過(guò)剩自來(lái)水壓力的場(chǎng)所，所使用的發(fā)電機(jī)還可以將壓降控制或調(diào)節(jié)到指定的最小值，同時(shí)允許優(yōu)化能量獲取以及電力輸出。因此，所述發(fā)電機(jī)14可以取代(也作為)自來(lái)水壓力調(diào)節(jié)器。如果使用反擊式設(shè)置，并且如果需要轉(zhuǎn)子的低壓降，則能夠從自來(lái)水中獲取較少的能量。因此，對(duì)于一些場(chǎng)所，使用兼顧這兩者的設(shè)計(jì)。[0065]可替代地，具有低自來(lái)水壓力的場(chǎng)所，或者需要控制流量的地方(或者其下降不是關(guān)鍵的)，可以使用沖擊式轉(zhuǎn)子設(shè)置。[0066]在某些情況下，可能需要反轉(zhuǎn)發(fā)電機(jī)的運(yùn)行(例如，通過(guò)從例如供電網(wǎng)絡(luò)或存儲(chǔ)器提供電力給發(fā)電機(jī))。例如，發(fā)電機(jī)可被用于減緩流經(jīng)發(fā)電機(jī)的水流，或者甚至可以被配置為用作泵。在后一種情況下，泵可被用于提高自來(lái)水壓力(例如，在具有低的自來(lái)水主壓力供應(yīng)的場(chǎng)所)。[0067]使用自來(lái)水的設(shè)施例如可以是，居住建筑比如住宅或公寓，工業(yè)建筑或商業(yè)建筑比如工廠、辦公大樓等，或者市政設(shè)施比如公園、園林、高爾夫球場(chǎng)等。配置所述發(fā)電機(jī)使得所述流量或壓力足以或適宜正常使用設(shè)施的家電、五金、管道工程等。[0068]計(jì)量器16通常是適用于系統(tǒng)10的“聰明”電力計(jì)量單元。所述計(jì)量器16可以設(shè)置在通過(guò)分支管12接收自來(lái)水的設(shè)施處，也可以單獨(dú)設(shè)置。在這兩種情況下，智能電表16被配置成選擇性地使用電力，或者在設(shè)施中(例如，直接地)，或者存儲(chǔ)供以后使用，或者饋入電網(wǎng)18。例如，電力可以供給到正在使用所述自來(lái)水的裝置(例如，沖洗機(jī)、洗碗機(jī)等)。聰明電表可以感知是否電力可被立即使用，或需要被存儲(chǔ)，或如果電力有過(guò)剩和/或如果有合適的時(shí)間將其供給至電網(wǎng)(例如，就像信貸一樣)。[0069]自來(lái)水發(fā)電的裝置[0070]現(xiàn)在將描述自來(lái)水發(fā)電的裝置的實(shí)施例，如圖2至圖10所示，這些圖還詳細(xì)介紹所述裝置的各個(gè)組件。[0071]如上文所述，現(xiàn)在具體參照?qǐng)D2至圖8，自來(lái)水發(fā)電的裝置可以采取發(fā)電機(jī)14的形式。發(fā)電機(jī)14包括轉(zhuǎn)子20，自來(lái)水流經(jīng)所述轉(zhuǎn)子20從而旋轉(zhuǎn)所述轉(zhuǎn)子20。發(fā)電機(jī)14還包括定子24，所述定子24電磁“耦合”至所述轉(zhuǎn)子20。雖然軸22可以是固定類(lèi)型的，并所述轉(zhuǎn)子20圍繞所述軸22旋轉(zhuǎn)(例如，通過(guò)機(jī)械軸承或液體靜壓軸承而被支撐)，在圖2至圖10的實(shí)施例中，所述軸22可旋轉(zhuǎn)，其旋轉(zhuǎn)通過(guò)分別設(shè)置在所述轉(zhuǎn)子20兩側(cè)上的彼此間隔的軸承23而被支撐。在圖2中，軸承的框架25包括輪輻25A，軸承的框架25被固定至并且位于發(fā)電機(jī)14的殼體26內(nèi)。在圖3至圖6中，軸承為盤(pán)式或者輪式軸承，并且所述框架形成所述軸承自身的部分(也就是，軸承的外部部分被固定至轉(zhuǎn)子殼體26)。軸承23為轉(zhuǎn)子20和可旋轉(zhuǎn)軸22提供穩(wěn)定性和支撐，并且最小化此單元內(nèi)的振動(dòng)應(yīng)力。所述軸承可以是機(jī)械的(例如，密封滾珠或滾柱軸承)或者可以是液體靜壓的，后者特別適合于發(fā)電機(jī)目前的自來(lái)水應(yīng)用。如參照?qǐng)D4至圖5的討論，所述軸承還可能是滑動(dòng)軸承,所述軸22在所述軸承的中心孔中旋轉(zhuǎn)。[0072]所述轉(zhuǎn)子20至所述定子24的電磁耦合完全避免了使用機(jī)械耦合。當(dāng)轉(zhuǎn)子被自來(lái)水驅(qū)動(dòng)地旋轉(zhuǎn)時(shí)(也就是，當(dāng)自來(lái)水流經(jīng)發(fā)電機(jī)時(shí))，由旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的移動(dòng)的(或者不斷變化的)磁場(chǎng)可產(chǎn)生電流。[0073]如在圖10中所示意性地示出的，移動(dòng)的磁場(chǎng)Fe“流經(jīng)”鄰近轉(zhuǎn)子設(shè)置的壁(其可能是轉(zhuǎn)子殼體26的壁或者是管壁)。這感應(yīng)所述定子24中的磁通FL。唯一需要密封的是轉(zhuǎn)子殼體26(或管)聯(lián)接至自來(lái)水管12的地方(也就是，僅需密封所述轉(zhuǎn)子位于其中的殼體或管的入口和出口)。[0074]因此所述發(fā)電機(jī)14易于被串接“拼接”至自來(lái)水管。另外，因?yàn)檗D(zhuǎn)子20不再需要機(jī)械連接至設(shè)置在外部的發(fā)電機(jī)，可以想象的是，轉(zhuǎn)子20適于安裝至現(xiàn)有的自來(lái)水管(SP在其中旋轉(zhuǎn))?？商娲?，轉(zhuǎn)子可被安裝在隨后能拼接至現(xiàn)有自來(lái)水管的管段內(nèi)。就此而言，圖2B和圖3D中轉(zhuǎn)子殼體26的視圖應(yīng)當(dāng)被認(rèn)為是被定子包圍的管的端視圖。[0075]如圖2和圖3中所示，所述發(fā)電機(jī)14還包括設(shè)置(例如，鍵塊聯(lián)接、螺紋連接、壓入配合或過(guò)盈配合或摩擦配合)在軸22的相對(duì)端部的前置葉輪27A和后置葉輪27B。這與只使用前置葉輪的圖4和圖5中所示的發(fā)電機(jī)實(shí)施例是不同的。以下將更詳細(xì)地描述后者的配置。可替代地，轉(zhuǎn)子可能是葉輪，進(jìn)而省略所述發(fā)電機(jī)的附加組件。[0076]如圖2和圖3中所示的每個(gè)葉輪27A和27B包括寬的、扭曲的、螺旋槳狀的葉片29。當(dāng)自來(lái)水通過(guò)葉片29，葉輪使軸22和轉(zhuǎn)子20旋轉(zhuǎn)。葉輪27A和27B可用作單個(gè)葉輪，例如，其設(shè)置在一個(gè)軸時(shí)，或者其單獨(dú)起作用時(shí)，例如，其設(shè)置在單獨(dú)的軸部上。當(dāng)所述轉(zhuǎn)子20被驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)，如以下所解釋的，所述定子24產(chǎn)生電力。雖然所示出的定子24被配置為產(chǎn)生交流電，也可以配置定子24產(chǎn)生直流電。還可以為所述定子供應(yīng)電力從而反過(guò)來(lái)使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，并且，進(jìn)而葉輪27A和27B可以在管中泵水(也就是，發(fā)電機(jī)14成為泵)。[0077]如上文所述，發(fā)電機(jī)14與所述自來(lái)水管或分支管12串接設(shè)置(圖1和圖8)。所述管12因此需要在入口和出口聯(lián)軸器28A和28B被聯(lián)接至所述殼體26。因?yàn)榘l(fā)電機(jī)14被串接布置，離開(kāi)發(fā)電機(jī)14的自來(lái)水可在設(shè)施中正常使用。同時(shí)，如上所述，發(fā)電機(jī)14還可用于調(diào)節(jié)自來(lái)水流量和/或壓降。[0078]如圖8所示，所述定子24位于其自身的殼體30內(nèi)，使用中殼體30被安裝至轉(zhuǎn)子殼體26的外部。所述定子24的框架30A(例如，電樞)在殼體30的內(nèi)表面處被支撐。如圖2A、圖2B、圖3B和3E中的截面輪廓所示，定子框架30A圍繞轉(zhuǎn)子殼體26，所述定子24被配置為正好圍繞所述轉(zhuǎn)子殼體26的外部輪廓設(shè)置，因此最大限度地提高發(fā)電機(jī)14的發(fā)電潛力。所述定子殼體30和所述轉(zhuǎn)子殼體26也安裝至底座32(圖8中示意性地示出)，所述底座32用于將發(fā)電機(jī)14定位于地上，并為所述發(fā)電機(jī)提供支撐臺(tái)等。所述發(fā)電機(jī)14因此采取全部自成一體單元的形式，其可被供應(yīng)直接拼接至管12。[0079]轉(zhuǎn)子20可包括一個(gè)或多個(gè)輪輻36(也就是，圖2中所示的六個(gè)輪輻)，被安裝為由所述軸22徑向延伸。可替代地，轉(zhuǎn)子采取中心支撐的盤(pán)或輪的形式，所述盤(pán)或輪具有在其中形成的或貫穿其形成的流路(見(jiàn)圖3至圖5，以及圖6E)。轉(zhuǎn)子的其它配置也是可行的。例如，不使用葉輪時(shí)，輪輻36可包括能夠被水驅(qū)動(dòng)的一個(gè)或多個(gè)葉片。此外，可在每個(gè)葉輪27A和27B處或鄰近每個(gè)葉輪27A和27B處部署轉(zhuǎn)子配置。[0080]磁鐵38設(shè)置在鄰近所述每個(gè)輪輻36的遠(yuǎn)端處或者合并在每個(gè)輪輻36的遠(yuǎn)端內(nèi)，或者安裝在盤(pán)或者輪的外緣，從而最大化所述裝置所產(chǎn)生的電流。每個(gè)相鄰磁鐵38的極性是可以反轉(zhuǎn)的，例如，輪輻-至-輪輻，圍繞轉(zhuǎn)子移動(dòng)，和/或跨過(guò)相對(duì)的輪輻對(duì)。[0081]每個(gè)磁鐵38包括永磁鐵，但是，每磁鐵可由可磁化材料制成，所述可磁化材料能被供應(yīng)到其上的相關(guān)電流電激發(fā)。例如，通過(guò)電導(dǎo)體39(見(jiàn)圖6B)可提供電流至所述可磁化材料，所述電導(dǎo)體39沿著或者穿過(guò)所述轉(zhuǎn)子的各自的輪輻或葉片。[0082]供應(yīng)至電導(dǎo)體39的電流可通過(guò)內(nèi)置于所述轉(zhuǎn)子20中心部位的“微型”發(fā)電機(jī)產(chǎn)生。因此，當(dāng)所述轉(zhuǎn)子20旋轉(zhuǎn)時(shí)，“微型”發(fā)電機(jī)可產(chǎn)生僅用于磁鐵38的電力?？商娲?，其可能利用由發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電流的“涓流”。[0083]在圖2中描述反擊式轉(zhuǎn)子配置，其中轉(zhuǎn)子20橫向延伸跨越轉(zhuǎn)子殼體26的腔室C。在這種配置中，如圖2C所示，通過(guò)腔室C的入口側(cè)I供給進(jìn)入腔室C的自來(lái)水沖擊并旋轉(zhuǎn)前置葉輪27A的前表面，然后流至轉(zhuǎn)子20的前表面。當(dāng)轉(zhuǎn)子具有葉片或者導(dǎo)葉代替輪輻36，其可被自來(lái)水旋轉(zhuǎn)。自來(lái)水從轉(zhuǎn)子的后表面流動(dòng)并沖擊后置葉輪27B的前表面，然后通過(guò)腔室C的出口側(cè)O流出。[0084]然而，應(yīng)當(dāng)可以理解的是，發(fā)電機(jī)14實(shí)際上可以在其一側(cè)被發(fā)動(dòng)，也可以偏離水流路徑從而采取沖擊式轉(zhuǎn)子配置。在這種情況下，可以改變腔室的形狀從而具有圓形或橢圓形的輪廓，入口的取向使得水在切線方向進(jìn)入腔室，并且一個(gè)或多個(gè)出口的取向使得水在切線方向離開(kāi)腔室。所述沖擊式配置特別適合于較小直徑的(例如，居住住宅)分支管，所述較小直徑的分支管可以與切向取向的入口和出口串接連接。[0085]在與轉(zhuǎn)子20相類(lèi)似的方式中，軸承框架25被布置為橫向延伸跨越所述殼體26的所述腔室C。所述框架25安裝在殼體26的壁內(nèi)并在內(nèi)部固定于殼體26的壁。[0086]在所示的反擊式設(shè)置中，所述葉輪27A和27B的各個(gè)葉片29被配置并取向(也就是，具有合適的流體-動(dòng)力學(xué)輪廓，扭曲形狀的，成角度的，間隔的等)使得進(jìn)入所述轉(zhuǎn)子殼體26的自來(lái)水在通過(guò)葉片可以最大程度獲取能量的方向接觸葉片29，同時(shí)，使水的流量和/或壓降得以控制(例如，損失最小化)。[0087]就此而言，可以設(shè)計(jì)葉輪葉片29使其流體-動(dòng)力學(xué)輪廓產(chǎn)生預(yù)定的(預(yù)先計(jì)算的)下降。進(jìn)一步，葉片29可以這樣設(shè)計(jì):憑借它們的流體-動(dòng)力學(xué)輪廓使得自來(lái)水在這樣的方向上接觸并流經(jīng)葉片，并在一定程度上趨于流量保護(hù)和壓降最小化，同時(shí)，還趨于收獲最多的能量。另外，葉片29可被設(shè)計(jì)為具有已知的，然而是最佳的，拖曳。[0088]根據(jù)所需的發(fā)電機(jī)的性能可以?xún)?yōu)化葉片的數(shù)量。因此，在每個(gè)葉片27A和27B上同時(shí)描繪了六個(gè)葉片29，這并不意味著對(duì)于發(fā)電機(jī)的所有可能的應(yīng)用，這是最優(yōu)的數(shù)目或配置。[0089]現(xiàn)在參看圖3，示出了一種可替代的的發(fā)電機(jī)14。所述發(fā)電機(jī)還具有反擊式轉(zhuǎn)子配置，盡管其可能被重新配置成沖擊式設(shè)置。在這個(gè)實(shí)施例中，轉(zhuǎn)子20包括盤(pán)，所述盤(pán)具有被限定為穿過(guò)所述盤(pán)的水流道，所述轉(zhuǎn)子20被安裝至可旋轉(zhuǎn)的軸22上，磁鐵38間隔圍繞所述轉(zhuǎn)子的外圍。兩個(gè)間隔設(shè)置的軸承23在所述轉(zhuǎn)子20的兩側(cè)支撐所述軸22。軸承23具有水流經(jīng)通道23A、用于支撐所述軸22的孔92。然而，在本實(shí)施例中，所述框架25限定了每個(gè)軸承23的固定的或靜態(tài)的部分。然后框架25可以被安裝(例如，焊接、鉚接等)至所述殼體26的內(nèi)壁。在本實(shí)施例中，所述前置和后置葉輪27A和27B設(shè)置在單獨(dú)的短軸部分33上，所述單獨(dú)的短軸部分33通過(guò)各自的軸夾聯(lián)軸器35連接至軸22的軸部分22A的端部。這種配置允許僅將轉(zhuǎn)子和軸承部件設(shè)置和安裝在所述殼體26內(nèi)。這不但可以簡(jiǎn)化制備，而且可使標(biāo)準(zhǔn)的或現(xiàn)有的管用作殼體。[0090]在圖3的實(shí)施例中，每個(gè)葉輪27A、B的遠(yuǎn)程端或遠(yuǎn)端被支撐從而在相應(yīng)的軸夾聯(lián)軸器35中旋轉(zhuǎn)，并被各自的護(hù)罩41圍繞。每個(gè)護(hù)罩41通過(guò)各自的適配器37連接至殼體26的入口和出口28A和28B。自來(lái)水入口和出口管可以被連接至各自的護(hù)罩41。每個(gè)護(hù)罩41包括輪輻或者臂42從而為所述裝置提供額外的集成度。每個(gè)護(hù)罩還可支撐各自的葉輪，從而抵抗其在使用中經(jīng)受的各種剪切、扭轉(zhuǎn)、扭曲、分流等力量。[0091]參考圖4，示出了另外一種可選擇的發(fā)電機(jī)14。箭頭示出了水流經(jīng)所述裝置的方向。所述發(fā)電機(jī)也具有反擊式轉(zhuǎn)子配置，雖然也可以被重新配置為沖擊式配置。類(lèi)似于圖3，轉(zhuǎn)子20包括盤(pán)，所述盤(pán)具有被限定為穿過(guò)所述盤(pán)的水流道，所述轉(zhuǎn)子20被安裝在可旋轉(zhuǎn)的軸22上。在這個(gè)發(fā)電機(jī)中，僅設(shè)置一個(gè)前置葉輪60。葉輪60的類(lèi)型是葉片或?qū)~，并且示出葉輪60被安裝至軸22并可隨著軸22旋轉(zhuǎn)。[0092]示出所述軸22通過(guò)三個(gè)間隔的軸承62A、62B、62C支撐。軸承62A和62C設(shè)置在所述軸22的相應(yīng)端部，并且軸承62B位于葉輪60和轉(zhuǎn)子20之間。在這個(gè)實(shí)施例中，示出所述軸承62支撐所述軸22，且無(wú)需另外的，例如，在兩者之間設(shè)置滾珠軸承或軸承殼體，因此可以認(rèn)為是“滑動(dòng)”類(lèi)型(‘plain’-type)的軸承。所述軸承62可以由聚合物制成，例如，尼龍，并具有孔66，軸22可由金屬制成，例如，鉻、銅或不銹鋼等金屬，所述軸22穿過(guò)孔66。軸22然后可以在孔66中自由旋轉(zhuǎn)。每個(gè)軸承62A、62B、62C采取盤(pán)的形式，所述盤(pán)具有穿過(guò)其中的水通道64。然而圖3中示出水通道的軸線平行于所述軸的軸線，在這個(gè)實(shí)施例中，示出水通道64具有角度(最大約30°)偏移。除了由于水被迫通過(guò)水通道的限制空間造成的水壓的增加，水流的方向通過(guò)有角度的水通道也被改變了。這有助于水驅(qū)動(dòng)葉輪60旋轉(zhuǎn)。[0093]示出轉(zhuǎn)子20具有中心支撐的盤(pán)的類(lèi)型，并被安裝至軸22，磁鐵38間隔圍繞所述轉(zhuǎn)子20的外圍。在這個(gè)實(shí)施例中，示出軸22具有整體結(jié)構(gòu)。在所述軸承框架68(即所述軸承62的外邊緣)處所述軸承62被固定至并設(shè)置于外部管子形式的轉(zhuǎn)子殼體26內(nèi)。兩個(gè)端板以連接器70的形式用在殼體26的相對(duì)端從而使得所述裝置被“拼接”至自來(lái)水管。O型環(huán)72設(shè)置在每個(gè)連接器和殼體26之間以幫助將所述連接器70密封到位。除了所述殼體26和所述連接器70，設(shè)置多個(gè)拉桿74以形成圍繞所述殼體26的籠狀體，從而提供額外的結(jié)構(gòu)完整性。桿74沿述殼體26的長(zhǎng)度延伸，并穿過(guò)每個(gè)所述連接器70，進(jìn)而將所述連接器固定到位。[0094]現(xiàn)在參考圖5，示出了另一種可選擇的發(fā)電機(jī)14。箭頭示出了水流流經(jīng)所述裝置的方向。該發(fā)電機(jī)也具有反擊式轉(zhuǎn)子配置，雖然也可以被重新配置成沖擊式設(shè)置。類(lèi)似于圖3和圖4，圖5示出了像盤(pán)一樣的所述轉(zhuǎn)子20，所述轉(zhuǎn)子20具有水通道76貫穿其中，轉(zhuǎn)子20外圍處具有磁鐵38，轉(zhuǎn)子被安裝至軸22。示出軸22具有整體結(jié)構(gòu)，但是沿著其長(zhǎng)度具有交替變化的直徑。還有可能提供具有多個(gè)組件的軸從而形成其長(zhǎng)度(即，具有不同直徑的單獨(dú)的軸部件可用于軸的各種長(zhǎng)度部分)。在這個(gè)的實(shí)施例中，所述軸22具有中心區(qū)域22A、兩個(gè)中間區(qū)域22B以及兩個(gè)外部區(qū)域22C(即所述軸端部)，中心區(qū)域22A具有較大的直徑，兩個(gè)中間區(qū)域22B具有中等尺寸的直徑且在中心區(qū)域22A的兩側(cè)，兩個(gè)外部區(qū)域22C具有較小的直徑。所述中心區(qū)域22A可以用作間隔件從而在所述轉(zhuǎn)子20和葉輪78之間產(chǎn)生空間或空隙，同時(shí)，兩個(gè)中間區(qū)域22B為所述轉(zhuǎn)子20和所述葉輪78安裝至所述軸22的地方。葉輪78在孔79處安裝至軸22。所述外部區(qū)域22C被支撐在軸承80、82內(nèi)。應(yīng)當(dāng)注意的是，在這個(gè)實(shí)施例中，僅需要兩個(gè)軸承對(duì)所述軸22提供平衡支撐。[0095]軸承80是類(lèi)似于圖4中所示的軸承62，不同的是水流通道84沿平行于所述軸的軸線的一個(gè)軸線延伸穿過(guò)所述軸承。然而，軸承82是不同的并且在圖6H和圖61中更詳細(xì)的示出。軸承82具有被水流沖擊的基本上平坦的前表面82A。所述軸承82的外部邊緣具有多個(gè)窄的水流通道86。同時(shí)示出軸承82具有10個(gè)這樣的通道86，應(yīng)當(dāng)理解的是，所述軸承可以具有額外的或更少的這樣的通道。水流通道86是成角度的，其將水引導(dǎo)到葉輪78從而更好的驅(qū)動(dòng)葉輪78，并且后續(xù)致動(dòng)所述軸22和轉(zhuǎn)子20旋轉(zhuǎn)。示出葉輪78為具有實(shí)體中心區(qū)域88的盤(pán)，葉片90從所述實(shí)體中心區(qū)域88延伸。葉片90是成角度的，從而有助于連續(xù)旋轉(zhuǎn)，并且當(dāng)其水穿過(guò)所述轉(zhuǎn)子20時(shí)改變水流的方向。[0096]無(wú)需另外的軸承殼體，軸承80、82對(duì)軸22提供支撐，并且所述軸22基本上可在所述軸承80、82的孔92中自由旋轉(zhuǎn)。軸承80、82安裝在管26中，所述管26類(lèi)似于圖4中所示的轉(zhuǎn)子殼體。類(lèi)似的，連接器70用在所述殼體的相對(duì)端部，并具有多個(gè)拉桿74，以形成籠狀體從而為所述發(fā)電機(jī)提供另外的結(jié)構(gòu)完整性。在這個(gè)實(shí)施例中還示出了多組導(dǎo)電材料的導(dǎo)線繞組50(以下提供進(jìn)一步的細(xì)節(jié))，盡管所述定子和轉(zhuǎn)子的其余部分沒(méi)有描述，也不是采取所述定子殼體安裝至所述轉(zhuǎn)子殼體的方式。然而，應(yīng)當(dāng)注意的是定子殼體是相對(duì)于轉(zhuǎn)子殼體可移動(dòng)的(例如，在滑動(dòng)安裝里橫向移動(dòng))，但是仍安裝至轉(zhuǎn)子殼體。[0097]圖2至圖6的每個(gè)實(shí)施例中的所述定子24包括多組導(dǎo)電材料的導(dǎo)線繞組50，例如，盤(pán)繞的銅線。每組繞組50環(huán)繞以低碳鋼電樞30A或52形式的可磁化元件，所述低碳鋼電樞30A或52設(shè)置在所述定子24內(nèi)并圍繞所述定子延伸。所述繞組50在所述定子殼體30內(nèi)均勻地間隔并圍繞所述定子殼體30。為了進(jìn)一步最大化所產(chǎn)生的電流，對(duì)于設(shè)置在各個(gè)轉(zhuǎn)子20上的每個(gè)磁鐵38設(shè)置一組導(dǎo)線繞組50。[0098]所述電樞30A或52可以包括低碳鋼的桿或棒，或可能包括多股導(dǎo)線等。所述電樞30A或52可采取位于定子24中的單個(gè)回路的方式，或者用于一組或多組繞組50的各個(gè)回路等。[0099]每組導(dǎo)線繞組50通過(guò)導(dǎo)線54連接至整流器56，所述整流器56安裝在整流板58(圖6D)上，所述整流板58容納在定子殼體30。所述整流器56適于提供具有合適電壓的電流并且可以直接(或者間接)連接至電網(wǎng)18或聰明電表16。[0100]設(shè)置用于發(fā)電機(jī)的控制器使得操作員可以，例如:接通或斷開(kāi)指定的各自的繞組50;調(diào)節(jié)動(dòng)力輸出(powerofftake);改變受激勵(lì)磁鐵的極性或斷開(kāi)特定的受激勵(lì)磁鐵；反轉(zhuǎn)流至所述發(fā)電機(jī)的電流等。所述整流器56可形成所述控制器的部件。在這種方法中，操作員可以使用所述定子24從而控制轉(zhuǎn)子速度和流率穿過(guò)和/或跨越發(fā)電機(jī)14的壓降。[0101]在使用中，當(dāng)所述轉(zhuǎn)子20被自來(lái)水旋轉(zhuǎn)，移動(dòng)磁鐵38產(chǎn)生不斷變化的磁場(chǎng)，從而感應(yīng)電樞52內(nèi)的磁通。反過(guò)來(lái)，這在導(dǎo)線繞組50內(nèi)產(chǎn)生電流/電壓，通過(guò)所述整流器56整流不同相的電流/電壓。產(chǎn)生的電流/電壓供應(yīng)至聰明電表16或直接饋入所述電網(wǎng)18。[0102]圖9A(視圖A-E)示出了當(dāng)轉(zhuǎn)子20在所述腔室C中旋轉(zhuǎn)時(shí)，給定磁鐵/相對(duì)磁鐵對(duì)的磁鐵的不同方向。圖9B示出了產(chǎn)生的電壓(由發(fā)電機(jī)14產(chǎn)生)對(duì)應(yīng)的曲線圖，所述圖假設(shè)這里只有一個(gè)相反的磁鐵對(duì)。產(chǎn)生的電流和電勢(shì)是積累的，雖然對(duì)于多個(gè)磁對(duì)而言會(huì)有抵消(但是整流器56在使用中當(dāng)然會(huì)整流)。[0103]所述發(fā)電機(jī)14因此可以被視為電動(dòng)勢(shì)(EMF)的發(fā)電機(jī)。在基本含義上，發(fā)電機(jī)14可以加速并因此放大發(fā)電機(jī)的輸出電壓，使得發(fā)電機(jī)更有效。[0104]如上所描述的，示出所述轉(zhuǎn)子20為反擊式設(shè)置，使得經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)子的自來(lái)水壓降可以被控制/保持在可接受的/所期望的范圍內(nèi)。所使用的設(shè)計(jì)不同于，例如，混流式(Francis-type)反擊式水輪機(jī)(其被配置為最大化獲取的能量,導(dǎo)致經(jīng)過(guò)所述水輪機(jī)的明顯的壓降)。[0105]如上所述，所述轉(zhuǎn)子20能夠被重新設(shè)計(jì)成沖擊式設(shè)置使得經(jīng)過(guò)所述轉(zhuǎn)子的自來(lái)水流率得以控制/保持在可接受的/所期望的范圍內(nèi)。[0106]設(shè)計(jì)所述轉(zhuǎn)子20從而使用自來(lái)水頭，同時(shí)還調(diào)整自來(lái)水流量和/或出口壓力。因此，所述發(fā)電機(jī)14可被有效地使用從而產(chǎn)生電流，之后自來(lái)水可被適當(dāng)?shù)貍鬟f至設(shè)施。[0107]圖1至圖10示出的所述發(fā)電機(jī)14可與大尺寸的自來(lái)水管(即自干線網(wǎng)絡(luò)的)串接排列，或者可以與自來(lái)水管的分支管串接設(shè)置。所述發(fā)電機(jī)14適于寬范圍的自來(lái)水壓力。[0108]所述發(fā)電機(jī)的組件和用于轉(zhuǎn)子的罩以及定子殼體可以是鑄造的、模壓的和/或由現(xiàn)代材料加工，如碳纖維、鋁、塑料、鋼等。[0109]應(yīng)當(dāng)理解的是發(fā)電機(jī)的尺寸適于所使用的主/分支管的尺寸。[0110]雖然已經(jīng)描述了多個(gè)特定的裝置、系統(tǒng)和方法的實(shí)施例，但是應(yīng)當(dāng)理解的是，裝置、系統(tǒng)和方法可能是以其他形式體現(xiàn)。[0111]在所附的權(quán)利要求，以及在之前的說(shuō)明書(shū)中，除非上下文要求外，由于表達(dá)語(yǔ)言或必要的暗喻，詞語(yǔ)“包含”或其變形如“包括”表示一種包含的意思，即，在這里所公開(kāi)的所述裝置、系統(tǒng)和方法的各個(gè)實(shí)施例中說(shuō)明存在所述特征，但不排除存在或添加其他特征?！緳?quán)利要求】1.一種自來(lái)水發(fā)電的裝置，所述裝置包括:軸；支撐在所述軸上的轉(zhuǎn)子，并且當(dāng)自來(lái)水流經(jīng)所述裝置時(shí)，所述轉(zhuǎn)子可以在所述裝置中旋轉(zhuǎn)；用于支撐所述軸的多個(gè)間隔設(shè)置的軸承；以及電磁耦合至所述轉(zhuǎn)子的定子，使得當(dāng)所述轉(zhuǎn)子被流經(jīng)所述裝置的自來(lái)水旋轉(zhuǎn)時(shí)，所述轉(zhuǎn)子使所述定子產(chǎn)生電流。2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，設(shè)置所述軸承以在所述轉(zhuǎn)子的兩側(cè)支撐所述軸。3.如權(quán)利要求1或2所述的裝置，其中，所述軸在所述軸承上可旋轉(zhuǎn)并且其中所述轉(zhuǎn)子被支撐在所述軸上從而隨著所述軸旋轉(zhuǎn)。4.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置，進(jìn)一步包括設(shè)置在所述軸上并隨著所述軸旋轉(zhuǎn)的前置葉輪，使得流經(jīng)所述裝置的自來(lái)水在接觸所述轉(zhuǎn)子之前接觸所述前置葉輪。5.如權(quán)利要求4所述的裝置，其中，所述前置葉輪設(shè)置在所述裝置內(nèi)并位于前置軸承之前或之后。6.如權(quán)利要求5所述的裝置，其中，所述前置軸承用于將水流引導(dǎo)到設(shè)置在所述前置軸承之后的所述前置葉輪上。7.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置，進(jìn)一步包括設(shè)置在所述軸上并隨著所述軸旋轉(zhuǎn)的后置葉輪，使得流經(jīng)所述裝置的自來(lái)水在接觸所述轉(zhuǎn)子后接觸所述后置葉輪。8.如權(quán)利要求4至7中任一項(xiàng)所述的裝置，其中前置葉輪以及，如果存在的話，后置葉輪設(shè)置在所述軸的相應(yīng)端部。9.如權(quán)利要求4至8中任一項(xiàng)所述的裝置，其中所述葉輪包括一個(gè)或多個(gè)葉片、導(dǎo)葉、水斗或槳葉。10.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置，其中所述轉(zhuǎn)子設(shè)置在殼體中，所述殼體可與所述自來(lái)水管或自來(lái)水管的分支管串接布置，并且其中所述定子在使用中設(shè)置在所述殼體的外部。11.如權(quán)利要求10所述的裝置，其中，每個(gè)所述軸承可安裝地支撐在所述轉(zhuǎn)子殼體內(nèi)并被固定防止相對(duì)于所述轉(zhuǎn)子殼體旋轉(zhuǎn)。12.如權(quán)利要求11所述的裝置，其中，所述軸承的固定部件被安裝在所述轉(zhuǎn)子殼體的內(nèi)部并在所述殼體內(nèi)橫向延伸。13.如權(quán)利要求10至12中任一項(xiàng)所述的裝置，其中從輪廓上，所述殼體圍繞所述轉(zhuǎn)子，并且其中所述定子正好圍繞所述殼體的輪廓。14.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置，其中一個(gè)或多個(gè)磁鐵設(shè)置在所述轉(zhuǎn)子上或所述轉(zhuǎn)子處，并且其中導(dǎo)線繞組圍繞所述定子內(nèi)的可磁化元件設(shè)置，當(dāng)所述轉(zhuǎn)子被自來(lái)水旋轉(zhuǎn)時(shí)，所述磁鐵感應(yīng)所述可磁化元件內(nèi)的磁通從而反過(guò)來(lái)在導(dǎo)線繞組內(nèi)產(chǎn)生電流用于發(fā)電。15.如權(quán)利要求14所述的裝置，其中，所述磁鐵彼此間隔的設(shè)置在所述轉(zhuǎn)子的外圍。16.如權(quán)利要求14或15所述的裝置，包括多組導(dǎo)線繞組，其中電樞形式的可磁化元件延伸穿過(guò)每組導(dǎo)線繞組，并且其中每組導(dǎo)線繞組的相對(duì)端電連接至整流器。17.如權(quán)利要求16所述的裝置，其中，所述電樞，多組導(dǎo)線繞組以及整流器均設(shè)置在定子殼體內(nèi)，所述定子殼體安裝成圍繞所述轉(zhuǎn)子殼體，并且其中所述整流器被直接或間接地連接至電網(wǎng)或聰明電表。18.如權(quán)利要求14至17中任一項(xiàng)所述的裝置，其中每個(gè)磁鐵是永磁鐵，或者是由可磁化材料制成，所述可磁化材料能被供應(yīng)到其上的相關(guān)電流電力地激發(fā)。19.如權(quán)利要求18所述的裝置，其中所述相關(guān)電流通過(guò)沿著所述轉(zhuǎn)子延伸的導(dǎo)體或通過(guò)所述轉(zhuǎn)子提供到所述可磁化材料。20.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置，其中所述轉(zhuǎn)子包括限定穿過(guò)所述轉(zhuǎn)子的一個(gè)或多個(gè)水流通道的輪福、腹板或水可激活(water-activatable)的葉片或?qū)~。21.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置，其中所述轉(zhuǎn)子橫向延伸跨過(guò)自來(lái)水流，自來(lái)水通過(guò)裝置入口被供給從而直接沖擊至所述轉(zhuǎn)子的前表面處，并在流經(jīng)所述轉(zhuǎn)子的后表面后離開(kāi)所述裝置的出口。22.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置，進(jìn)一步包括彼此間隔的端板，所述端板被間隔固定并且通過(guò)在所述端板之間縱向延伸`的多個(gè)拉桿相連在一起，其中所述軸、轉(zhuǎn)子和軸承被安裝在所述端板之間。23.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置，其產(chǎn)生交流電流。24.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置，其中所述定子被配置為可從其與所述轉(zhuǎn)子的電磁耦合中解耦。25.如權(quán)利要求24所述的裝置，其中所述定子被配置為可相對(duì)于所述轉(zhuǎn)子橫向位移。26.—種自來(lái)水發(fā)電的裝置，所述裝置包括:可旋轉(zhuǎn)的軸；彼此間隔的第一和第二葉輪，設(shè)置在所述軸上，并被布置為當(dāng)自來(lái)水流經(jīng)所述裝置時(shí)帶動(dòng)所述軸旋轉(zhuǎn)；轉(zhuǎn)子，所述轉(zhuǎn)子與所述軸和/或所述一個(gè)或兩個(gè)葉輪相關(guān)聯(lián)，并且當(dāng)自來(lái)水流經(jīng)所述裝置時(shí)，隨著所述軸和/或所述一個(gè)或兩個(gè)葉輪旋轉(zhuǎn)；軸承，用于當(dāng)所述軸旋轉(zhuǎn)時(shí)支撐所述軸；以及定子，其電磁耦合至所述轉(zhuǎn)子，使得當(dāng)所述轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，導(dǎo)致所述定子產(chǎn)生電流。27.如權(quán)利要求26所述的裝置，其中，所述轉(zhuǎn)子設(shè)置在所述軸上并位于所述彼此間隔的第一和第二葉輪之間；和/或形成所述彼此間隔的第一和第二間隔葉輪的任一個(gè)或者兩者的一部分。28.如權(quán)利要求26或27所述的裝置，其中，所述軸承包括如權(quán)利要求1至3，11或12的任一項(xiàng)所限定的間隔的軸承。29.如權(quán)利要求26至28中任一項(xiàng)所述的裝置，其中所述彼此間隔的第一和第二葉輪包括如權(quán)利要求7至9任一項(xiàng)所述的前置葉輪和后置葉輪。30.如權(quán)利要求26至29中任一項(xiàng)所述的裝置，其進(jìn)一步如權(quán)利要求1至25中任一項(xiàng)所限定。【文檔編號(hào)】H02K1/22GK103502631SQ201280010322【公開(kāi)日】2014年1月8日申請(qǐng)日期:2012年2月24日優(yōu)先權(quán)日:2011年2月24日【發(fā)明者】格勞科·波爾托蘭,格雷格·穆萊恩,埃爾頓·哈曼·巴頓申請(qǐng)人:波特蘭科技私人有限公司